RU2793712C2 - Rotating contact device - Google Patents
Rotating contact device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2793712C2 RU2793712C2 RU2021113321A RU2021113321A RU2793712C2 RU 2793712 C2 RU2793712 C2 RU 2793712C2 RU 2021113321 A RU2021113321 A RU 2021113321A RU 2021113321 A RU2021113321 A RU 2021113321A RU 2793712 C2 RU2793712 C2 RU 2793712C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- contact
- rotating
- contacts
- package
- axis
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для передачи электрических сигналов, в том числе кодированных информационных сигналов из неподвижной части объекта в его вращающуюся часть.The invention relates to the field of instrumentation and can be used to transmit electrical signals, including coded information signals from a stationary part of an object to its rotating part.
Известны вращающиеся контактные устройства (ВКУ), содержащие вращающееся кольцо контактирующее с неподвижной упругой проводящей гребенкой в виде отогнутых лепестков [1].Known rotating contact devices (VKU), containing a rotating ring in contact with a fixed elastic conductive comb in the form of bent petals [1].
Недостаток известного устройства: имеет надежный многоточечный электрический контакт, но не обеспечивает полосу пропускания, необходимую для трансляции высокоскоростных интерфейсов, т.к. обладает большой переходной электрической емкостью между соседними контактными парами.The disadvantage of the known device: it has a reliable multi-point electrical contact, but does not provide the bandwidth necessary for broadcasting high-speed interfaces, because has a large transient electrical capacitance between adjacent contact pairs.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вращающемуся контактному устройству, взятому за прототип, является щеточный узел коллектора, состоящий из пакета плоских щеткодержателей, разделенных изолирующими прокладками и упругих щеток, выполненных в виде отрезков круглой проволоки, одни из концов которых жестко закреплены на соответствующих щеткодержателях, а средние части контактируют с соответствующими контактными кольцами коллектора [2].The closest in technical essence to the proposed rotating contact device, taken as a prototype, is a brush collector assembly, consisting of a package of flat brush holders separated by insulating spacers and elastic brushes made in the form of pieces of round wire, one of the ends of which is rigidly fixed to the corresponding brush holders, and the middle parts are in contact with the corresponding slip rings of the collector [2].
Недостатком вращающегося контактного устройства, взятого за прототип, является наличие шума в сигнале из-за изменяющегося прижимного усилия неподвижного контакта пакета щеткодержателей с соответствующим контактным кольцом коллектора, так как изменение прижимного усилия при вращении происходит из-за овальности (дефект обработки кольца коллектора) и несоосности (дефект сборки пакета).The disadvantage of the rotating contact device, taken as a prototype, is the presence of noise in the signal due to the changing clamping force of the fixed contact of the brush holder package with the corresponding slip ring of the collector, since the change in clamping force during rotation occurs due to ovality (defect in the processing of the collector ring) and misalignment (package build defect).
Технический результат изобретения заключается в уменьшении шумов, повышение надежности и стабильности контактного сопротивления при вращении, за счет:The technical result of the invention is to reduce noise, increase the reliability and stability of the contact resistance during rotation, due to:
- уменьшения переменной составляющей, обусловленной изменением контактного электрического сопротивления в диаметрально расположенных точках электрического контакта неподвижной двухэлементной вилки и вращающегося кольца, обусловленной овальной формой (погрешность изготовления) контактных колец коллектора и нарушением соосности вращающихся колец (за счет погрешности сборки коллектора);- a decrease in the variable component due to a change in the contact electrical resistance at diametrically located points of electrical contact of a fixed two-element plug and a rotating ring, due to the oval shape (manufacturing error) of the contact rings of the collector and misalignment of the rotating rings (due to the collector assembly error);
- уменьшения амплитуды шумов, обусловленных изменением падения напряжения на контактном электрическом сопротивлении, в диаметрально расположенных точках электрического контакта неподвижной двухэлементной вилки и вращающегося кольца коллектора;- reducing the amplitude of noise caused by a change in the voltage drop across the contact electrical resistance at diametrically located points of electrical contact of a fixed two-element plug and a rotating collector ring;
- плоские упругие контакты в виде двухэлементных вилок выполнены из пружинистого материала, например из бериллиевой бронзы, причем для улучшения пружинящих свойств ось симметрии элементов вилки совпадает с направлением проката пружинистого материала, т.к. в этом направлении пружинистый материал имеет максимальные пружинистые свойства;- flat elastic contacts in the form of two-element forks are made of a springy material, for example, beryllium bronze, and to improve the springy properties, the symmetry axis of the plug elements coincides with the direction of rolling of the springy material, because in this direction, the springy material has maximum springy properties;
- повышение динамической стабильности контактного электрического сопротивления при вращении достигается за счет исключения переменной составляющей, обусловленной овальной формой (погрешность изготовления) контактных колец коллектора, нарушения соосности вращающихся колец (за счет погрешности сборки коллектора), путем крепления каждого плоского неподвижного контакта в одной точке на оси параллельной оси вращения контактных колец коллектора, что позволяет плоскому неподвижному контакту свободно отслеживать овальность и несоосность кольца коллектора, тем самым уменьшить переменную составляющую контактного электрического сопротивления.- increasing the dynamic stability of the contact electrical resistance during rotation is achieved by eliminating the variable component due to the oval shape (manufacturing error) of the contact rings of the collector, misalignment of the rotating rings (due to the assembly error of the collector), by fixing each flat fixed contact at one point on the axis parallel to the axis of rotation of the contact rings of the collector, which allows a flat fixed contact to freely track the ovality and misalignment of the collector ring, thereby reducing the variable component of the contact electrical resistance.
Действительно, для случая крепления плоского упругого контакта жестко, т.е. не менее, чем в двух точках в плоскости вращения контактных колец коллектора и если предположить, что изменение контактного электрического сопротивления rm при вращении происходит по синусоидальному закону с частотой вращения со, можно записать общее выражение для электрического тока в цепи контактаIndeed, for the case of fixing a flat elastic contact rigidly, i.e. at least at two points in the plane of rotation of the contact rings of the collector and if we assume that the change in the contact electrical resistance rm during rotation occurs according to a sinusoidal law with a rotation frequency co, we can write a general expression for the electric current in the contact circuit
, ,
где Re - электрическое сопротивление нагрузки;where R e is the electrical resistance of the load;
Е - э.д.с. источника постоянного тока;E - emf direct current source;
r0 - контактное электрическое сопротивление в состоянии покоя;r 0 - contact electrical resistance at rest;
rm - переменное электрическое сопротивление электрического контакта, вызванное вращением;r m - variable electrical resistance of the electrical contact caused by rotation;
ra - внутреннее электрическое сопротивление источника постоянного тока. Обозначив сопротивление Re + ra + r0 = R, получим:r a - internal electrical resistance of the DC source. Denoting the resistance R e + r a + r 0 \u003d R, we get:
Отношение является индексом модуляции контактного электрического сопротивления. Введем его в формулу (2), получим:Attitude is the modulation index of the contact electrical resistance. We introduce it into formula (2), we get:
При малых величинах индекса модуляции в уравнении (3) членами, заключенными в скобки, начиная со второго и далее, можно пренебречь, тогдаFor small values of the modulation index in equation (3), the terms enclosed in brackets, starting from the second and further, can be neglected, then
илиor
Из уравнения (5) видно, что при вращении в цепи контакта возникает пульсирующий ток с постояннойFrom equation (5) it can be seen that during rotation in the contact circuit, a pulsating current with a constant
и переменной составляющейand variable component
илиor
Амплитуда переменной составляющей выражается какThe amplitude of the variable component is expressed as
Следовательно, напряжение на контакте при вращении, кроме постоянной составляющей имеет паразитную составляющую, пропорциональную индексу модуляции и ухудшающую соотношение сигнал/шум, что обусловит необходимость увеличения полосы пропускания информационного канала.Consequently, the voltage on the contact during rotation, in addition to the constant component, has a parasitic component proportional to the modulation index and deteriorating the signal-to-noise ratio, which will necessitate an increase in the bandwidth of the information channel.
Таким образом, исключение переменной составляющей за счет изменения конструкции пакета щеткодержателей позволяет повысить стабильность электрического сопротивления контакта и улучшить соотношение сигнал/шум канала передачи информационного сигнала.Thus, the exclusion of the variable component by changing the design of the brush holder package makes it possible to increase the stability of the electrical resistance of the contact and improve the signal-to-noise ratio of the information signal transmission channel.
Для уменьшения амплитуды шумов и увеличения соотношения сигнал/шум, обусловленных изменением контактного электрического сопротивления при вращении, в диаметрально расположенных точках электрического контакта неподвижной двухэлементной вилки и вращающегося кольца, установлены дополнительные двухэлементные неподвижные вилки таким образом, чтобы электрический контакт с одним вращающимся кольцом одновременно осуществлялся в точках, расположенных по внешней окружности кольца через промежутки кратные 360°/2k, при этом частота переменной составляющей шумов ω/60 (Гц) увеличивается, а индекс модуляции уменьшается в 2k раз, что способствует уменьшению амплитуды шумов во столько же раз, здесь k = 1, 2, 3 … количество дополнительных двухэлементных неподвижных контактных вилок.To reduce the amplitude of noise and increase the signal-to-noise ratio due to a change in the contact electrical resistance during rotation, additional two-element fixed plugs are installed at diametrically located points of electrical contact between the fixed two-element plug and the rotating ring so that electrical contact with one rotating ring is simultaneously carried out in points located along the outer circumference of the ring at intervals of multiples of 360°/2k, while the frequency of the variable noise component ω/60 (Hz) increases, and the modulation index decreases by 2k times, which contributes to a decrease in the noise amplitude by the same factor, here k = 1, 2, 3 … number of additional two-piece fixed plugs.
Конструкция вращающегося контактного устройства позволяет получить дополнительные полезные свойства для контактных пар, работающих в каналах передачи кодированной информации, для которых кроме стабильности контактного сопротивления необходима также стабильность полосы пропускания канала. Формирование желаемой полосы пропускания канала достигается изменением изоляционного промежутка между соседними контактными парами, участвующими в передаче кодированной информации, применением изоляционных прокладок необходимой толщины и относительной диэлектрической проницаемости.The design of a rotating contact device makes it possible to obtain additional useful properties for contact pairs operating in channels for the transmission of coded information, for which, in addition to the stability of the contact resistance, the stability of the channel bandwidth is also required. The formation of the desired channel bandwidth is achieved by changing the insulating gap between adjacent contact pairs involved in the transmission of encoded information, using insulating spacers of the required thickness and relative dielectric constant.
На фиг. 1 представлено вращающееся контактное устройство.In FIG. 1 shows a rotating contact device.
Устройство содержит коллектор (поз. 1) с соосно расположенными контактными кольцами (поз. 2) (вращающаяся часть) и пакет щеткодержателей (поз. 3) с упругими плоскими контактами, выполненными в виде двухэлементных вилок (поз. 4) (неподвижная часть). В средней части вилок имеется отверстие, в которое пропущена ось щеткодержателя (поз. 5), выполненная из изоляционного материала, а боковые части вилок охватывают контактные кольца коллектора.The device contains a collector (pos. 1) with coaxially arranged slip rings (pos. 2) (rotating part) and a package of brush holders (pos. 3) with elastic flat contacts made in the form of two-element forks (pos. 4) (fixed part). In the middle part of the plugs there is a hole through which the brush holder axle (pos. 5) is passed, made of insulating material, and the side parts of the plugs cover the contact rings of the commutator.
Устройство работает следующим образом. При вращении коллектора (поз. 1), соосно расположенные в нем контактные кольца (поз. 2) своей внешней поверхностью скользят по упругим плоским контактам, выполненным в виде двухэлементных вилок (поз. 4), собранным в пакет (поз. 3), тем самым осуществляя электрический контакт между неподвижной (поз. 4) и вращающейся частью (поз. 2), причем каждая двухэлементная вилка имеет одну точку опоры на оси (поз. 5) параллельной оси вращения коллектора и имеет возможность свободно перемещаться в горизонтальном секторе «несоосности» и «овальности» соответствующего контактного кольца коллектора.The device works as follows. When the collector (pos. 1) rotates, the contact rings (pos. 2) coaxially located in it slide with their outer surface along elastic flat contacts made in the form of two-element plugs (pos. 4) assembled in a package (pos. 3), thus thereby making electrical contact between the fixed (pos. 4) and rotating part (pos. 2), and each two-element fork has one point of support on the axis (pos. 5) parallel to the axis of rotation of the collector and has the ability to move freely in the horizontal sector of "misalignment" and "ovality" of the corresponding collector slip ring.
Технико-экономическая эффективность изобретения состоит в том, чтоThe technical and economic efficiency of the invention lies in the fact that
уменьшение переменной составляющей за счет изменения конструкции пакета щеткодержателей позволяет повысить стабильность электрического сопротивления контакта, улучшить соотношение сигнал/шум канала передачи информационного сигнала за счет установки дополнительных двухэлементных вилок, и, тем самым, увеличить скорость передачи цифровых данных в электрических цепях вращающегося контактного устройства.Reducing the variable component by changing the design of the brush holder package makes it possible to increase the stability of the electrical resistance of the contact, improve the signal-to-noise ratio of the information signal transmission channel by installing additional two-element plugs, and thereby increase the speed of digital data transmission in the electrical circuits of the rotating contact device.
Предлагаемая конструкция вращающегося контактного устройства позволяет получить дополнительные полезные свойства у контактных пар, работающих в каналах передачи кодированной информации, для которых кроме стабильности контактного сопротивления необходима также стабильность полосы пропускания канала. Формирование желаемой полосы пропускания канала достигается изменением изоляционного промежутка между соседними контактными парами, участвующими в передаче кодированной информации, применением изоляционных прокладок необходимой толщины и относительной диэлектрической проницаемости.The proposed design of a rotating contact device makes it possible to obtain additional useful properties for contact pairs operating in coded information transmission channels, for which, in addition to contact resistance stability, channel bandwidth stability is also required. The formation of the desired channel bandwidth is achieved by changing the insulating gap between adjacent contact pairs involved in the transmission of encoded information, using insulating spacers of the required thickness and relative dielectric constant.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES
1 патент РФ №2267841, МПК H01R 39/00, опубл. 10.01.2006 г.1 RF patent No. 2267841, IPC H01R 39/00, publ. 01/10/2006
2 патент РФ №2111586, МПК H01R 39/00 опубл. 20.05.1998 г.2 RF patent No. 2111586, IPC H01R 39/00 publ. May 20, 1998
Claims (3)
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2021113321A RU2021113321A (en) | 2022-11-11 |
RU2793712C2 true RU2793712C2 (en) | 2023-04-04 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3671791A (en) * | 1970-03-20 | 1972-06-20 | Siemens Ag | Wiper and slip ring assembly |
US5124608A (en) * | 1991-01-25 | 1992-06-23 | Quality Aero Technology, Inc. | Low-noise slip ring assembly |
RU2111588C1 (en) * | 1993-08-10 | 1998-05-20 | Виктор Иванович Тригуб | LASER plant |
RU2111587C1 (en) * | 1984-07-06 | 1998-05-20 | Открытое акционерное общество "ЛОМО" | Rotary contact device |
JP2000068027A (en) * | 1998-08-25 | 2000-03-03 | Harness Syst Tech Res Ltd | Blanking method for female terminal |
CN101847812A (en) * | 2010-06-24 | 2010-09-29 | 福建捷联电子有限公司 | Rotary contact type electronic connector |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3671791A (en) * | 1970-03-20 | 1972-06-20 | Siemens Ag | Wiper and slip ring assembly |
RU2111587C1 (en) * | 1984-07-06 | 1998-05-20 | Открытое акционерное общество "ЛОМО" | Rotary contact device |
US5124608A (en) * | 1991-01-25 | 1992-06-23 | Quality Aero Technology, Inc. | Low-noise slip ring assembly |
RU2111588C1 (en) * | 1993-08-10 | 1998-05-20 | Виктор Иванович Тригуб | LASER plant |
JP2000068027A (en) * | 1998-08-25 | 2000-03-03 | Harness Syst Tech Res Ltd | Blanking method for female terminal |
CN101847812A (en) * | 2010-06-24 | 2010-09-29 | 福建捷联电子有限公司 | Rotary contact type electronic connector |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5851120A (en) | Rotary conduit/ball connector | |
US3259727A (en) | Low-resistance connector | |
US20110081789A1 (en) | Multi Contact Brush For Slip Rings | |
JPS61142702A (en) | Tubular varistor element | |
US4019076A (en) | Electrical commutators and slip-rings | |
RU2793712C2 (en) | Rotating contact device | |
US9806482B2 (en) | Slip ring and slip ring unit having a slip ring | |
US9093808B2 (en) | Vibration-resistant slip ring device | |
RU206713U1 (en) | Rotary collector | |
SE442567B (en) | ELECTRICAL CONNECTION DEVICE BETWEEN TWO CONDUCTORS A | |
US2764657A (en) | Sine-cosine generator | |
RU2275721C2 (en) | Revolving contact device | |
CN114034241A (en) | Precise coaxial quadruple angular displacement sensor | |
SU1578787A1 (en) | Current collector device | |
RU2212738C2 (en) | Revolving contact device | |
RU2293411C2 (en) | Disk-type multichannel current collector | |
RU2006113C1 (en) | Current collector | |
RU63125U1 (en) | PRECISION DEVICE | |
US11165210B2 (en) | Slip ring and slip ring unit having a slip ring | |
CN111682383B (en) | Conductive slip ring | |
SU796962A1 (en) | Current-collecting device | |
US20220363533A1 (en) | Microelectromechanical system | |
SU1076991A1 (en) | Current collecting device | |
SU741356A1 (en) | Current collecting device | |
SU1246204A1 (en) | Multichannel current collecting device |